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맥라렌 포뮬러 1 레이싱, 2017년 경주용 자동차 개발에 스트라타시스 3D 프린팅 솔루션 활용
2017-04-11 1,181 22

3D 프린팅 및 적층 제조 솔루션의 글로벌 선도 기업 스트라타시스(Stratasys Ltd./Nasdaq:SSYS)는 F1(포뮬러원) 경주의 명가인 맥라렌 레이싱(McLaren Racing)에서 자사의 3D 프린팅 기술 활용을 더욱 확대하여, 2017년형 F1 MCL32 경주용 자동차 부품 생산에 활용한다고 밝혔다. 이를 통해, 맥라렌 레이싱은 신차의 디자인 개선 프로세스를 가속화하고 보다 경량화된 차체 개발을 통해 성능을 향상할 계획이다. 2017년 맥라렌 경주용 자동차의 성능 개선을 위해 디자인 및 적용된 3D 프린팅 파트는 다음과 같다:

유압관 브래킷 (Hydraulic Line Bracket)

맥라렌 혼다(McLaren Honda)에서는 MCL32 경주용 자동차의 유압관에 부착할 구조적 브래킷을 스트라타시스 FDM 3D 프린팅 기술로 제작했다. 스트라타시스 제조용 3D 프린터인 Fortus 450mc을 사용, 카본파이버(carbon-fiber:탄소섬유)가 충전된 나일론 소재(FDM® Nylon 12CF)로 제작했다. 기존 제조 방법을 사용했다면 약 2주 정도의 기간이 소요되었을 이 브래킷은, 스트라타시스 FDM 기술을 통해 불과 4시간 만에 제작될 수 있었다.

 

image001.jpg
사진1. 맥라렌 MCL32 경주용 자동차를 위해 스트라타시스 FDM 3D 프린터와 Nylon12CF 재료로 제작한제작된 유압관 브래킷


플랙시블 라디오 하니스 로케이션 부트 (Radio Harness Location Boot)

최근 MCL32에는 새로운 양방향 통신 및 데이터 시스템이 추가되었으나, 이를 위한 케이블이 운전자에 방해가 되는 것으로 드러났다. 해당 문제를 해결하기 위해 맥라렌은 신축성있는 소재를 프린팅할 수 있는 스트라타시스 J750 3D 프린터를 활용, 고무처럼 유연한 로케이션 부트(boot)를 제작하여 통신시스템의 하니스 와이어와 체결했다. 세 가지 각기 다른 디자인을 이터레이션을 통해 반복하고 3D 프린팅하는데에는 단 하루의 기간이 소요되었고, 최종 부품은 단 2시간만에 3D 프린팅으로 제작되었다. 그 결과, 2017년 시즌 첫 번째 그랑프리(Grand Prix) 경주에서 사용될 편안한 라디오 하니스 조립 부품이 탄생되었다.

카본파이버 복합재 브레이크 쿨링 덕트(Carbon Fiber Composite Brake Cooling Ducts)

제동장치 컴포넌트 온도를 효과적으로 제어하기 위해 맥라렌 혼다는 중공(中空)의 복합 제동장치 냉각관에 필요한 새크리피셜 툴링(sacrificial tool)을 3D 프린팅으로 제작했다. 물에서 씻어서 제거할 수 있는 코어를 전용 ST-130 수용성 서포트 재료로 3D 프린팅하고, 여기에 카본파이버 충전 복합재료로 감싸고 오토클레이브(autoclave:고압증기멸균기)에서 고온으로 양생했다. 그 결과 만들어진 관 형태의(tubular) 구조물은 내부 표면이 매우 매끄럽게 마감되어 제동장치에 필요한 공기흐름을 만들고, 최대치의  공기역학 및 자동차 성능을 유지한다.

리어 윙 플랩(Rear Wing Flap)

뒤쪽의 다운 포스(down force: 공기 역학적으로 차의 보디를 노면 쪽으로 억압 하향하는 힘)를 늘리기 위해 연장 설계된 대형 리어 윙 플랩은, FDM 방식의 Fortus 900mc 제조용 3D 프린터에서 프린팅된 레이어(lay-up) 툴을 이용해 카본파이버 복합재로 제작되었다. 맥라렌 팀은 폭 900mm및 고온(>350°F/177°C)에 견딜 수 있는 몰드를 ULTEM 1010으로 3D 프린팅하여, 오토클레이브에서 양생된 복합 구조를 단 3일 만에 제작할 수 있었다. 그 결과 매우 중요한 제한된 테스트 기간동안 시간을 단축할 수 있었다.

맥라렌 레이싱의 디자인 및 개발 디렉터인 닐 오트리(Neil Oatley)는, “포뮬라 1 자동차 디자인을 계속해서 수정하고 개선하기 위해서는, 새로운 디자인을 신속히 테스트할 수 있는 역량이 차를 보다 가볍게 만들고, 더 중요하게는 자동차 성능을 개선하기 위한 이터레이션을 수 없이 반복하는 데 매우 핵심적인 요소”라며, “한 번의 경주라도 더 빨리 새로운 개선사항을 자동차에 적용할 수 있다면, 즉 단 몇 일만에 새로운 아이디어를 실제 부품으로 구현할 수 있다면 맥라렌 MCL32의 경쟁력을 크게 강화할 수 있다. 최종 컴포넌트, 복합 레이업 및 새크리피셜툴, 절단 지그 생산과 같은 제조 프로세스에서 스트라타시스 3D 프린팅 솔루션의 사용을 확대함으로써, 리드 타임을 줄이는 동시에 더욱 복잡한 파트를 제작할 수 있게 됐다”고 말했다.  

스트라타시스 EMEA 지역 총괄사장 앤디 미들턴(Andy Middleton)은 “포뮬러원은 스트라타시스 적층제조(additive manufacturing) 솔루션을 위한 세계 최고의 성능 시험장 중 하나”라며, “맥라렌-혼다 F1팀의 공식 3D 프린팅 솔루션 공급업체로서 워크숍, 풍동(wind-tunnel) 및 트랙에서 레이싱 팀의 엔지니어링 문제를 해결하기 위해 긴밀히 협력하고 있다. 이를 통해 새로운 소재와 애플리케이션을 개발하여 맥라렌 레이싱과 다른 자동차 디자인 및 제조팀을 위한 획기적인 효율 개선과 역량을 제공할 수 있게 되기를 기대한다”고 말했다.

디자인과 제조 사이클을 계속해서 가속화하기 위해, 맥라렌 혼다는 스트라타시스uPrint SE Plus 3D 프린터를 트랙 테스트와 경주용 레이스 현장에 도입, 온디맨드 방식으로 부품 및 툴을 생산할 예정이다.

홍유정 hyj@cadgraphics.co.kr


출처 : CAD&Graphics 2017년 5월호

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